Силовые действия магнитного поля. Закон Ампера

Тема 5. Электромагнитные устройства

Тема 6. Трансформаторы

Тема 5. Электромагнитные устройства

Лекция № 7

Раздел 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

5.1. Силовые действия магнитного поля. Закон Ампера

5.2. Электромагнит

5.3. Электромагнитные реле

6.1. Назначение, устройство и принцип работы однофазного трансформатора

6.2. Режимы работы трансформаторов (хх, кз, нагрузки)

6.3. Потери мощности, диаграмма мощностей, коэффициент полезного действия

6.4. Устройство и принцип работы трехфазного трансформатора

6.5. Специальные авиационные трансформаторы

6.6. Применение трансформаторов на ВС ГА

ЛИТЕРАТУРА

[3] Дроздов В.В. Общая электротехника и электроника. Часть1. Общая электротехника. М., МГТУ ГА, 2004 г. с. 35…46.

[8] Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. М., «Академия», 2007 г. с. 193…232.

Раздел 2. Электромагнитные устройства и электрические машины

Электромагнитное поле и его составляющие – электрическое и магнитное поля, – являясь одним из видов материи, обладают энергией. Она сосредоточена в пространстве, в котором существуют поля. Для создания электромагнитного поля должна быть затрачена энергия внешних источников.

Проводники и контуры с электрическими токами, расположенные в магнитном поле, испытывают механические силы, называемые электромагнитными, или электродинамическими.

Механические силы, действующие на проводники с током в магнитном поле, можно определить по закону Ампера согласно выражению: (при протекании по рамке тока I на её активные стороны l действуют выталкивающие силы F)

,

где В - магнитная индукция в зазоре - величина постоянная; N - число витков рамки; l- длина проводника; I-сила тока.

Рис. 1

Пара сил, действующих на рамку, создает вращающий момент

, (1)

где b - ширина рамки.

5.2. Электромагнит

Силовое действие магнитного поля используется в различных электротехнических устройствах. К их числу относятся приборы и агрегаты, основанные на притяжении подвижной системы (якоря) электромагнитом, например, реле, стрелочные электроизмерительные приборы, контакторы и др.

Рассмотрим электромагнит, содержащий намагничивающую катушку с постоянным током, расположенную на сердечнике С, якорь Я и два рабочих воздушных зазора (рис. 2). Площадь поперечного сечения воздушных зазоров примем равной сечению S полюсов сердечника.

Рис. 2

Подъемной силой (силой тяги) электромагнита называют силу, необходимую для отрывания якоря от полюсов сердечника.

Подъемная сила электромагнита равна:

. (5.22)

Сила, действующая на единицу поверхности полюса, т.е. давление

(5.23)

Давление на единицу поверхности полюсов электромагнита равно объемной плотности энергии магнитного поля у этой поверхности.

5.3. Электромагнитные реле

Р е л е – это аппарат, который при определенном воздействии на его воспринимающую часть той или иной физической величины (тока, напряжения, частоты, силы света, температуры, давления и т. п.) сра­батывает и исполнительная часть которого производит в управляемых им цепях необходимые переключения, вызывающие соответствующие изменения тех или иных физических величин (тока, напряжения и т. д.).

5.3.1. Нейтральные электромагнитные реле

Это реле у которых якорь перемещается всегда в одном и том же направлении, вне зависимости от направления тока в обмотке.

А) Простейшие нейтральные электромагнитные реле состоят из (рис. 3):

-катушки 3;

- железного сердечника 7;

- ярма 4;

- якоря 6 с контактной группой;

- противодействующей пружиной 5, удерживающей якорь в определенном положении при отсутствии сил притяжения электромагнита;

Между сердечником и якорем имеется воздушный зазор б.

Рис.3

Принцип действия:

При включении цепи питания U_y через обмотку катушки протекает ток, и создается электромагнитная сила притяжения якоря к сердечнику, которая преодолев усилие, создаваемое противодействующей пружиной, поворачивает якорь по часовой стрелке вокруг опоры и замыкает контакты 1 и 2. При выключении питания контакты возвращаются в исходное положение за счет усилия пружины 5.

В общем случае контактная группа может содержать:

- нормально замкнутые (НЗ) контакты;

- нормально разомкнутые (НР) контакты;

- контакты переключения.

На рис. 4 изображены, соответственно, реле переключения (а), выключения (б) и включения (в).

Рассмотренный тип реле предназначен для замыкания и размыкания цепей с относительно небольшими токами (1 ¸ 2 А).

Б) Реле с якорем втяжного типа -контакторы(для управления электрическими цепями с большими токами применяют) (рис. 5).